波斯婆婆纳水浸液对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

李淑梅，唐明明，张雪珂，马俊，陈春月 ，鲁伟林，雷振山*

(1.信阳农林学院 农学院/信阳市小麦栽培与生理生态重点实验室，河南 信阳 464000；2.信阳市气象局，河南 信阳 464000)

化感作用在自然界普遍存在，它是植物在长期的进化过程中经自然选择保留下来用于防御及在生存竞争中取胜的“武器”。植物通过淋溶、挥发、残体分解和根系分泌等方式向环境释放化学物质，从而对周围植物产生直接或间接的、有害或有利的作用[1]。外来植物入侵成功的原因很多，越来越多的研究表明，化感作用在外来植物的入侵和种群增长中起着重要作用，是外来植物入侵和传播的强大武器[2]。近年来，国内外对植物化感作用的研究主要涉及到化感效益、化感物质的分离与鉴定、化感作用机理及其开发应用潜力。从植物种类来看，主要是大田作物、蔬菜、花卉、药材、牧草、森林植物及水生植物等。

波斯婆婆纳(Veronicapersica)是来自欧洲和亚洲西部的玄参科婆婆纳属的草本植物[2]，是一种高达50 cm的铺散多分枝草本植物，在国内分布广泛，常见于路边、屋旁，波斯婆婆纳主要危害小麦、油菜、玉米、棉花等大田作物。波斯婆婆纳在各省的发生程度差异较大，属于区域性恶性杂草，常形成优势种群[3]。波斯婆婆纳是夏熟作物田的恶性杂草，不仅有性繁殖能力较强，无性繁殖能力也较强，因此给防控带来了一定困难。外来杂草入侵后，给入侵地的自然生态环境和人类活动带来了严重危害，入侵杂草释放的化感物质，抑制“土著”植物的生长，使入侵地的生物多样性降低从而增加其成功入侵的空间。因此研究入侵杂草的化感作用特点，探索其化感作用机理，将有助于入侵杂草的防除、综合利用和减少危害。

本试验通过比较分析不同浓度的波斯婆婆纳茎、叶提取物对小麦种子萌发和幼苗生长的影响，为进一步研究波斯婆婆纳对小麦的化感作用和防治外来植物入侵农田提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在信阳农林学院校园及附近采集长势良好的波斯婆婆纳，摘掉枯黄坏叶，去除杂质，清水洗净。

小麦品种为郑麦314(由河南省农业科学院选育)和扬麦25(由江苏里下河地区农业科学研究所选育)。

1.2 水浸提液的制备

根据朱奕彤等[4]的制备方法，将洗净的波斯婆婆纳材料茎、叶分别阴干，用剪刀把阴干的波斯婆婆纳茎、叶剪成≤5 mm的碎片，用百分之一的电子天平各称取20.0 g置于250 mL的烧杯中，加入250 mL蒸馏水搅拌均匀，在室温条件下用保鲜膜密封，避光浸提48 h，每隔12 h搅拌一次。然后用3层纱布过滤2次，滤液定容于250 mL容量瓶中，即得到80.0 g/L波斯婆婆纳水浸提液，再依次稀释得到60.0、40.0、20.0 g/L水浸提液，以蒸馏水作对照，4℃冰箱保存备用。

1.3 种子发芽试验

选取大小均匀、籽粒饱满的小麦净种子进行发芽试验。将小麦种子用蒸馏水浸泡2 min，70%酒精消毒2 min，再用蒸馏水冲洗2～3次，每次1 min，用滤纸将种子表面水分吸干[5]，在预先铺有3层滤纸的培养皿中各放入100粒，依次加入不同浓度的波斯婆婆纳水浸提液(每皿加15 mL)。以蒸馏水作CK，每个处理设3次重复，将培养皿置于人工气候箱(24℃、12 h/12 h光暗交替)中进行发芽试验，发芽期间保持滤纸湿润。

1.4 种子萌发指标和幼苗生长指标测定

每天统计种子发芽情况，计算发芽势、发芽率和发芽指数。在每个培养皿中随机抽取5株小麦，测定其根长、苗长，统计根数并称重，结果取其平均值，并将整株小麦幼苗，75℃烘干24 h后测定幼苗干重[6]。相关指标计算公式如下：

发芽势=(第3天供试种子发芽数/供试种子总数)×100%

发芽率=(第8天供试种子发芽数/供试种子总数)×100%

发芽指数=∑当天的发芽数/发芽日数

1.5 统计分析

利用Microsoft Excel 2016和IBM Statistics SPSS 25.0处理数据，并分析、统计作图等。

2 结果分析

2.1 波斯婆婆纳水浸提液对2个小麦品种种子发芽的影响

波斯婆婆纳水浸提液对小麦种子发芽的影响试验结果见表1、表2。

表1 波斯婆婆纳茎水浸提液对2个小麦品种萌发的影响

表2 波斯婆婆纳叶水浸提液对2个小麦品种萌发的影响

种子萌发是植物生长发育的起始阶段，在植物的生长周期中起着至关重要的作用。由表1和表2可以看出，随着波斯婆婆纳茎和叶水浸提液处理浓度的增加，2个小麦品种的发芽势、发芽率和发芽指数均匀呈下降趋势。与对照相比，茎和叶水浸提液浓度为60 g/L和80 g/L时，郑麦314的发芽势分别显著降低15.3 %、28.8 %和14.8 %、38.4 %，茎和叶水浸提液浓度为40 g/L、60 g/L和80 g/L时，扬麦25的发芽势分别显著降低15 %、23.8 %、30.8 %和8.3 %、18.3 %、29.6 %；当茎和叶水浸提液浓度≥20 g/L时，2个小麦品种的发芽率与对照相比均发生显著下降，郑麦314的发芽率降幅分别为11.3 %～42.5 %和14.7%～44.2 %，扬麦25的发芽率降幅分别为20.1 %～43.9 %和14.2 %～42.2 %；茎和叶水浸提液浓度为40 g/L、60 g/L和80 g/L时，郑麦314的发芽指数分别降低了12.5 %、23.7 %、34.9 %和11.9 %、20.2 %、41.7 %，与对照相比差异显著，茎和叶水浸提液浓度≥20 g/L时，扬麦25的发芽指数分别降低了9.6 %、21.7 %、28.7 %、35.7 %和8.9 %、13.1 %、23.6 %、34.7 %，与对照相比差异显著。

2.2 波斯婆婆纳水浸提液对2个小麦品种幼苗生长的影响

波斯婆婆纳茎、叶水浸提液浓度的增加，对2个小麦品种的根长、苗长和根数均呈现不同程度的抑制作用，随着浓度的增加，抑制作用增强，见表3、表4

表3 波斯婆婆纳茎水浸提液对2个小麦品种幼苗生长的影响

表4 波斯婆婆纳叶水浸提液对2个小麦品种幼苗生长的影响

如表3所示，与对照相比，茎水浸提液浓度为40 g/L、60 g/L和80 g/L时，郑麦314的根长分别显著降低17.5%、26.9%、44.2%，苗长分别显著降低8.5%、12.3%、17.6%，扬麦25的根长显著降低，降幅分别为35.2%、36.5%和48.9%，根数分别降低了14.3%、25.4%和27.7%，与对照相比差异显著；茎水浸提液浓度为60 g/L和80 g/L时，扬麦25的苗长与对照相比显著降低了9.6%和10.8 %；茎水浸提液浓度为80 g/L时，郑麦314的根数与对照相比显著降低26.4%。如表4所示，与对照相比，叶水浸提液浓度≥20 g/L时，郑麦314的根长分别降低了21%、32.0 %、39.3 %和49.0 %，苗长分别降低了7.1 %、9.3 %、13.5 %和17.9 %，根数分别降低了9.6 %、16.8 %、24.0 %和39.1 %，扬麦25的根数分别降低了21.4 %、25.4 %、32.5 %和35.7 %，均表现为差异显著；叶水浸提液浓度为40 g/L、60 g/L和80 g/L时，扬麦25的根长与对照相比显著降低了25.9 %、47.0 %和48.6 %；叶水浸提液浓度为60 g/L和80 g/L时，扬麦25的苗长分别降低了8.9 %和9.8 %，与对照相比均表现为差异显著。

2.3 波斯婆婆纳水浸提液对2个小麦品种幼苗生物量的影响

由表5和表6可以看出，不同浓度波斯婆婆纳茎、叶水浸提液处理后，2个小麦品种幼苗鲜重、干重均呈现下降趋势。与对照相比，茎和叶水浸提液浓度为40 g/L、60 g/L和80 g/L时，郑麦314的幼苗鲜重分别显著降低19.8 %、20.5 %、39.5%和20.0 %、20.8 %、39.7 %，干重分别显著降低13.1 %、16.0 %、27.4 %和12.7 %、17.7 %、24.4 %；茎和叶水浸提液浓度为40 g/L、60 g/L和80 g/L时，扬麦25的幼苗干重与对照相比差异显著，分别降低了13.4 %、21.2 %、22.6 %和14.3 %、21.8 %、24.8 %，扬麦25的鲜重分别降低了16.9 %、17.2 %、19.0 %和9.6 %、9.7%、25.5%，其中，只有当茎和叶水浸提液浓度为80 g/L时与对照相比差异显著，其它均无明显差异。

表5 波斯婆婆纳茎水浸提液对2个小麦品种幼苗生物量的影响

表6 波斯婆婆纳叶水浸提液对2个小麦品种幼苗生物量的影响

3 结论与讨论

化感作用可以使外来杂草在生存竞争中处于优势地位，有利于其种群的扩大和繁衍。波斯婆婆纳不同部位水浸提液对小麦种子萌发都具有显著的抑制作用，发芽势、发芽率和发芽指数能一致地反映出不同部位的强弱次序，不同部位的抑制程度为叶>茎。郑麦314种子萌发和幼苗生长受波斯婆婆纳浸提液影响较扬麦25敏感，因此，可以选种受影响较小的扬麦25。本试验可以为波斯婆婆纳发生较重田块选择小麦品种提供依据。同时在农田管理中，应积极防治波斯婆婆纳，避免对小麦产生负面影响。由于波斯婆婆纳处于作物的下层，通过适当的作物密植，可在一定程度上控制这种草害及控制其种群扩大而减少波斯婆婆纳的茎、叶等对小麦生长的化感抑制作用，避免该植物入侵麦田，从而导致作物产量下降。